材料科学基础实验

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1、材料科学基础材料科学基础材料科学基础-I实验指导书编者：李慧高振山审核：张静武 实验简介材料科学基础实验是验证、巩固和补充课堂讲授的理论知识的必要环节，通过材料科学基础实验，培养学生初步具备金属材料组织观察与分析等实际工作的能力，正确处理实验数据的能力，运用所学的理论解决实际问题的能力，分析和综合实验结果以及撰写实验报告的能力。本课程的实验内容：1本课程的实验内容：1、观察显微镜镜下滑移线（滑移带）的特征；2（滑移带）的特征；2、了解冷变形对金属显微组织和性能的影响；3性能的影响；3、了解变形度、再结晶退火温度、再结晶退火保温时间对再结晶退火后晶粒大小的影

2、响。4晶退火保温时间对再结晶退火后晶粒大小的影响。4、了解摄影金相显微镜的基本组成；5了解摄影金相显微镜的基本组成；5、初步掌握金相显微数码摄影的基本操作；6微数码摄影的基本操作；6、学会金相显微图像处理软件的使用。实验一金属塑性变形与再结晶组织观察一、实验目的1.观察显微镜镜下滑移线（滑移带）的特征；2.了解冷变形对金属显微组织和性能的影响；3.了解变形度、再结晶退火温度、再结晶退火保温时间对再结晶退火后晶粒大小的影响。二、实验原理在外力作用下应力超过金属的弹性极限时金属所发生的永久变形称为塑性变形。1滑移线及滑移带滑移是指晶体相邻的两部分沿着某一晶面在

3、某个晶向上彼此间作相对的平行滑动。滑移后在滑移面两侧的晶体位向关系保持不变。将抛光的试样变形，在试样表面会有若干组台阶出现，在光学金相显微镜下可现察到如图1镜下可现察到如图1所示的图像。图中那些相互平行或交叉的细线，通常称为滑移线。自从电子显微镜问世后，人们发现光学金相显微镜下的滑移线并不是一条线，而是由一系列相互平行的更细的线组成的。因此，在金属学中便把在普通金相显微镜下看到滑移线称为滑移带，而把组成滑移带的那些更细的线称为滑移线。2变形度对金属组织和性能的影响金属经塑性变形后，不但其外形发生改变，而且晶粒形状也发生明显变化。随变形度增大，晶粒逐渐沿受力

4、方向伸长。经塑性变形后，由于晶粒破碎，点阵严重畸变，位错密度增加，位错出现缠结和塞积，使金属塑性变形抗力迅速增加，产生所谓加工硬化现象，金属的硬度、强度增加，而塑性和韧性下降。随变形度增大，加工硬化现象越显著。再结晶完成后，若继续升高温度或延长保温时间，金属的晶粒会长大。通过再结晶，因显微组织发生了彻底的改变，位错密度也大大降低，故其强度和硬度显著降低，而塑性和韧性重新提高，加工硬化得以消除。3冷变形金属在加热时组织和性能的变化冷变形后金属在加热时会发生回复、再结晶、晶粒长大过程。所谓回复即在加热温度较低时，在晶粒内所发生的某些结构和性能的变化过程。金属中

5、通过点缺陷运动，使点缺陷密度降低，通过位错运动和位错攀移产生多边形化等。在回复阶段原子活动能力较小，金属的显微组织没有明显变化，仍为拉长的变形晶粒；金属的强度、硬度和塑性等机械性能变化不大，而内应力、电阻和耐蚀性等性能明显变化。当加热温度高于一定温度时，原子活动能力增大，晶粒外形开始发生变化，从变形拉长的晶粒变成新的无畸变的等轴晶粒，这一过程称为再结晶。三、实验仪器台式金相显微镜16台；台式金相显微镜16台；四、实验内容见表1见表1。表1试验内容试样编号123456780试样材料Q235Q235Q235Q235Q235Q235Q235Q235Q23550%

6、同上同上同上同上30%70%560℃，10min560℃，20min560℃，30min600℃，30min600℃，30min600℃，30min变形量(压缩)0再结晶退火温度及时间组织特征等轴晶粒(未变形)F+P滑移线变形晶粒F+P极少量再结晶晶粒部分再结晶晶粒大量再结晶晶粒再结晶晶粒再结晶晶粒再结晶晶粒图1，2号样滑移带图2，1号样退火未变形组织，等轴状的铁素体加珠光体晶粒。图3，3号样变形组织，变形度（50%），晶粒已号样变形组织，变形度（50%），晶粒已显著变长。图4，4号样变形50%，560℃退火，保温10min号样变形50%，560℃退火，保

7、温10min的组织，极少量再结晶晶粒，多数为变形组织。图5，5号样变形50%，560℃退火，保温号样变形50%，560℃20min的组织，有部分再结晶晶粒形成；20min的组织，有部分再结晶晶粒形成；图6，6号样变形50%，560℃退火，保温30min的组织，号样变形50%，560℃退火，保温30min的组织，大量再结晶晶粒形成，部分再结晶晶粒长大，仍有变形晶粒存在，再结晶还没有完成；图7，7号样变形50%，600℃退火，保温30min的组织，号样变形50%，600℃退火，保温30min的组织，基本上都是再结晶晶粒，说明再结晶基本完成；图8，8号样变形30

8、%，600℃退火，保温30min的组织，号样变形30%，600℃退